Otevřít hlavní menu

Změny

Přidány 4 bajty ,  před 2 lety
m
Robot: přidáno {{Autoritní data}}; kosmetické úpravy
[[Soubor:HAtomOrbitals.png|thumbnáhled|275px| Obrázek udává hustoty pravděpodobnosti odpovídající vlnové funkci [[elektron]]u v [[atom]]u [[vodík]]u s konečnou energií (dolů se zvyšuje: ' n ' = 1, 2, 3, ...) a [[moment hybnosti]] (rovně se zvyšuje: ' s'', ' p'', ' d'',...). Světlejší oblasti odpovídají vyšší hustotě pravděpodobnosti pro měřené polohy. Vlnové funkce jako tyto, jsou srovnatelné se zvukovým chvěním v klasické fyzice. [[Moment hybnosti]] a [[energie]] jsou kvantované, a proto jsou diskrétní. Proto je obraz stejný jako pro [[rezonanční frekvence]] v [[akustika|akustice]]).]]
 
'''Kvantová mechanika''' je vedle [[kvantová teorie pole|kvantové teorie pole]] součástí [[kvantová teorie|kvantové teorie]], což je základní [[fyzikální teorie]], která zobecnila a rozšířila [[klasická mechanika|klasickou mechaniku]], zejména na [[atom]]ové a [[Subatomární částice|subatomové]] úrovni. Od klasické mechaniky se odlišuje především popisem stavu fyzikálních objektů. Stav [[mikročástice|mikročástic]] v kvantové mechanice není popsán jejich polohou a [[hybnost]]í, jak je tomu v klasické mechanice, ale [[vlnová funkce|vlnovou funkcí]], obdobně jako je postupná [[elektromagnetická vlna]] popsána [[harmonická funkce|harmonickou funkcí]]. Při přesně definovaných vnějších podmínkách pak lze pomocí kvantové mechaniky vypočítat pomocí [[Schrödingerova rovnice|Schrödingerovy rovnice]] vlnovou funkci v libovolném časovém okamžiku.
 
=== Stará kvantová mechanika (1900 až 1925) ===
[[Soubor:Max planck.jpg|thumbnáhled|150px|Max Planck]]
Obdobím staré kvantové mechaniky (též první kvantová éra) se nazývá období v letech 1900 až 1925, v němž byly kvantové jevy vysvětlovány v rámci klasické fyziky, do níž byly přidávány dodatečné principy. Stará kvantová mechanika tedy neměla vlastní matematicky aparát a byla součástí klasické fyziky.
 
 
== Hlavní rozdíly mezi klasickou a kvantovou mechanikou ==
[[Soubor:EffetTunnel.gif|250px|rightvpravo|thumbnáhled|[[Tunelový jev]] - vlnová funkce elektronu částečně protuneluje bariérou, takže je nenulová pravděpodobnost naměření elektronu za bariérou.]]
# [[Pravděpodobnostní popis]] - Jednotlivým stavům kvantového systému jsou přiřazeny určité hodnoty hustoty pravděpodobnosti. Výsledky měření dané veličiny ve známém stavu lze předpovědět jen ve smyslu pravděpodobnostním. [[Hustota pravděpodobnosti]] ovšem existuje i klasicky.<ref>http://www.st-andrews.ac.uk/physics/quvis/simulations_phys/ph34_Mass_Spring_System.html - Classical probability densities: mass on a spring</ref>
# [[Princip superpozice stavů]] – Kvantový objekt může existovat ve stavu, který je dán lineární kombinací jiných stavů. Avšak [[princip superpozice]] také existuje klasicky.
 
== Klíčové experimenty a jevy kvantové mechaniky ==
[[Soubor:Tonomura e.jpg|leftvlevo|thumbnáhled|Interferenční obrazec vzniklý průchodem elektronů dvojštěrbinou.]]
* [[Záření černého tělesa]] - Experiment určující závislost frekvence a intenzity [[záření dokonale černého tělesa]].
* [[Fotoelektrický jev]] - Experiment určující závislost frekvence světla dopadajícího na kov a kinetické energie elektronů opouštějících kov.
* [[Interference|Interferenční]] experimenty - Experimenty ověřující vlnový charakter nejen fotonů ([[Youngův experiment|Dvouštěrbinový experiment]], Young [[1802]]<ref>YOUNG, Thomas, ''On the theory of light and colors'', Philos. Trans. RSL, '''92''', 1802, s. 12-48.</ref>), ale také elektronů (C. Davisson a L. H. Germer [[1927]]<ref>DAVISSON, Clinton Joseph, GERMER, Lester Halbert, Phys Rev. '''30''', 1927, s. 705.</ref>), neutronů (H. Rauch [[1989]]<ref>RAUCH, H., Nuclear. Instr. Meth. A '''284''', 1989, s. 156.</ref>), ale i celých molekul např. [[Fuleren|fulerenůfuleren]]ů (M. Arndt [[1999]]<ref>ARNDT, Markus, et. al., Nature '''401''', 1999, s. 680, http://www.uni-ulm.de/iok/bernhardt/Teaching/LaserspektroskopieSoSe11/Uebungen/Uebung03-Laser.pdf</ref>)
* [[Franck-Hertzův experiment]] - Experiment ověřující, že atom může absorbovat jen určitá množství energie odpovídající přeskokům mezi energetickými hladinami v [[Bohrově modelu atomu]].
* [[Comptonův jev]] - Experiment pro studium rozptylu fotonu na atomu či elektronu.
 
== Podivnosti, záhady a filosofické problémy kolem kvantové mechaniky ==
[[Soubor:Niels Bohr Albert Einstein by Ehrenfest.jpg|thumbnáhled|rightvpravo|[[Niels Bohr]] s [[Albert Einstein|Albertem Einsteinem]] v domě [[Paul Ehrenfest|Paula Ehrenfesta]] v Leiden (prosinec 1925)]]
 
Kvantovou mechaniku nezřídka doprovázejí různá tvrzení o podivuhodných záhadách kvantových systémů. Bývají však téměř bez výjimky způsobena již chybnými představami o podstatě [[teorie pravděpodobnosti]].<ref>JAYNES, E. T.: ''Probability in Quantum Theory''. In: Complexity, Entropy, and the Physics of Information, W. H. Zurek (ed.), Addison-Wesley, Redwood City, CA, 1990, p. 381, http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.75.1143&rep=rep1&type=pdf</ref><ref>JAYNES, E. T., ''Clearing up Mysteries - The Original Goal''. http://bayes.wustl.edu/etj/articles/cmystery.pdf</ref>
 
=== Postuláty kvantové mechaniky ===
Kvantovou mechaniku lze založit například na následující sadě [[Postulát|postulátůpostulát]]ů<ref>SKÁLA, Lubomír, ''Úvod do kvantové mechaniky'', Praha: Academia, 2005, s. 22-32.</ref><ref>COHEN-TANNOUDJI, Claude, DIU, Bernard, LALÖE, Franck, ''Quantum mechanics'', Volumne One, Wiley & Sons, 2nd edition, 2005, s. 214-222, s. 1386.</ref>:
# Postulát o stavovém vektoru ([[Vlnová funkce|vlnové funkci]]) - Stav systému v čase <math>t_0</math> je popsán stavovým vektorem <math>|\psi(t_0)\rangle</math> z [[Hilbertův prostor|Hilbertova prostoru]] všech stavových vektorů, přičemž libovolný komplexní nenulový násobek tohoto vektoru popisuje stejný stav.
# Postulát o [[operátorech]] - Každá měřitelná fyzikální veličina <math>A</math> je popsatelná lineárním hermiteovským operátorem <math>\hat{A}</math>, který působí na stavový vektor <math>|\psi\rangle</math>.
 
== Omezení kvantové mechaniky ==
I přesto, že kvantová mechanika stojí za významným porozuměnim [[Mikrosvět|mikrosvětamikrosvět]]a, nesplňuje některé důležité vlastnosti, které jsou nutné pro kompletní popis elementárních částic a jejich vzájemných [[Interakce|interakcí]]. Mezi tyto základní nedostatky patří:<ref>FORMÁNEK, Jiří, ''Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie pole'', Karolinum, Praha, 2000, s. 186.</ref><ref>DUŠEK, Miroslav, ''Koncepční otázky kvantové teorie'', Univerzita Palackého, Olomouc, 2002, s. 114.</ref>
# Kvantová mechanika není relativistická. Popisu systému částic pomocí (speciálně) relativistické teorie je nutný především tehdy, kdy mají částice [[Kinetická energie|kinetickou energii]] srovnatelnou s [[Klidová energie|klidnou energií]] částic <math>W\sim m_0c^2</math>. V takových případech není vhodné systém částic popisovat kvantovou mechanikou, ale je potřeba použít kvantovou teorii pole.
# Kvantová mechanika popisuje systém s neměnným počtem a neměnnými druhy částic. V případě, kdy je potřeba popsat systém částic, kde vznikají, rozpadají se a [[Anihilace|anihilují]] částice, tak není možné použít kvantovou mechaniku a je nutné použít kvantovou teorii pole.
 
{{Portály|Fyzika}}
{{Autoritní data}}
 
[[Kategorie:Kvantová mechanika| ]]
1 084 403

editací